CN109913755A - 一种包晶钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包晶钢及其制备方法，所述包晶钢的化学成分质量百分比如下：C：0.13％～0.17％，Si：0.17％～0.35％，Mn：0.42％～0.68％，P≦0.015％，S：≦0.010％，Cr：0.90％～1.10％，Ni：≦0.20％，Mo：0.42％～0.55％，Alt：≦0.020％，Cu≦0.20％，As≦0.015％，Sn≦0.015％，Pb≦0.010％，Sb≦0.010％，Bi≦0.010％，H≤2.5×10^‑4％，T.O≤20×10^‑4％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明包晶钢具有机械性能稳定的特点，可满足加工及使用要求。

Description

一种包晶钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，属于合金钢类，涉及一种包晶钢及其制备方法。

背景技术

包晶钢在冶金生产过程中，由于自身的物理特性，在冶金生产中容易在连铸过程中造成裂纹。根据钢的特点对成分进行优化避开包晶点，选用合适的连铸工艺避免铸坯裂纹的发生。使钢棒表面质量满足加工使用要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种包晶钢。本发明包晶钢具有机械性能稳定的特点，可满足加工及使用要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种包晶钢，其化学成分质量百分比如下：

C：0.13％～0.17％，Si：0.17％～0.35％，Mn：0.42％～0.68％，P≦0.015％，S：≦0.010％，Cr：0.90％～1.10％，Ni：≦0.20％，Mo：0.42％～0.55％，Alt：≦0.020％，Cu≦0.20％，As≦0.015％，Sn≦0.015％，Pb≦0.010％，Sb≦0.010％，Bi≦0.010％，H≤2.5×10^-4％，T.O≤20×10^-4％，余量为Fe及不可避免的杂质。

优选地，所述包晶钢的化学成分质量百分比如下：

C：0.14％～0.17％，Si：0.18％～0.27％，Mn：0.43％～0.50％，P≦0.012％，S：≦0.008％，Cr：0.92％～1.00％，Ni：≦0.20％，Mo：0.43％～0.45％，Alt：≦0.020％，Cu≦0.20％，As≦0.015％，Sn≦0.015％，Pb≦0.010％，Sb≦0.010％，Bi≦0.010％，H≤2.5×10^-4％，T.O≤20×10^-4％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明还提供了上述包晶钢的制备方法，所述制备方法包括步骤如下：

1)电炉冶炼：

铁水和废钢配料，铁水加入质量为配料量的60％以上；在配料过程中加入石灰40～45kg/t钢，白云石9～12kg/t钢，在熔化早期喷碳粉造泡沫渣，终点碳低于0.10％时，钢包合金化时按照成分下限配入合金调整，合成渣用量18±2kg/t钢，控制出钢时P≤0.010％，出钢温度1620～1660℃；

2)精炼炉冶炼：

控制炉渣碱度3.0±0.5，渣成分CaO 50％～55％、SiO₂ 5％～10％、Al₂O₃ 10％～15％、(FeO+MnO≦1.0％)，精炼过程保持白渣；在白渣下充分搅拌后，取一次样全分析，取一次样前，喂入铝线不超过0.5m/t钢，根据一次样分析结果，按内控要求调整C、Si、Mn、Cr、Mo、等成分含量；LF精炼炉出钢前，按1.0～2.5m/t钢喂入钙线，白渣保持时间大于20min；

3)VD炉真空精炼：

真空度小于67Pa保持时间≥15分钟，VD炉处理后软吹氩时间≥20分钟，VD炉软吹氩处理后控制上钢温度：连铸第一炉：1596～1616℃，第二炉起：1566～1596℃；

4)连铸：

中间包液面800±50mm，结晶器液面波动±2mm，中间包过热度按20～30℃目标控制，中包第一炉温度：1556～1566℃(热换炉次减5℃)，正常炉次1536～1546℃。拉速控制260mm×300mm坯型按照0.50～0.60m/min；目标0.52±0.02m/min，铸坯进拉矫机温度≥920℃，入坑缓冷时间≥24小时，出坑温度≤250℃；

5)轧制：

预热段温度550～850℃，加热段温度1180～1240℃，均热段温度1180～1220℃；180mm×220mm冷坯加热时间≥2.5h，热坯加热时间≥1.5h，180mm×220mm开轧温度为1120～1200℃；260mm×300mm冷坯加热时间≥3.5h，热坯加热时间≥2.5h，开轧温度为1100～1180℃；Φ≥60mm的轧材保证终轧温度930～1030℃；Φ＜60mm的轧材保证终轧温度950～1050℃。

优选地，步骤1)中，铁水和废钢配料，铁水加入质量为配料量的60％～80％以上；在配料过程中加入石灰40～45kg/t钢，白云石9～12kg/t钢，在熔化早期喷碳粉造泡沫渣，钢包合金化时按照成分下限配入合金调整，控制出钢时P≤0.012％，出钢温度1620～1660℃。

优选地，步骤2)中碳含量尽量控制范围为0.14～0.17Wt％；P、S、Mo、V、Cr元素按下限控制，Si、Mn元素按上限控制。

优选地，步骤3)中，严格控制结晶器锥度采取新结晶器铜管浇铸包晶钢，结晶器铜管通钢量超过4000吨，不再浇铸该钢种。

优化保护渣成分和性能，根据包晶钢所使用连铸保护渣熔化温度、熔化速度、粘度、析晶温度、凝固温度等性能分析和评估结果，优化保护渣成分和性能；推荐保护渣成分及性能见表1。

表1 保护渣理化性能

碱度

熔点/℃

析晶温度/℃

Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/％

C固/％

F/％

R<sub>2</sub>O/％

粘度/Pa·s

1.2±0.1

1210±10

1000～1100

10.0±2.5

11.0～15.0

2.0±1.0

4.0±1.0

1.0±0.15

本发明中，拉速控制在0.5m/min，控制连铸坯冷却：优化一冷、二冷制度，矫直温度控制≥900℃；连铸坯冷却速度控制在≤1℃/s范围。

与现有技术相比，本发明的技术方案有下列优点：

1、通过合理的成分控制，及生产过程控制保证了材料的性能及表面质量的要求。

2、用该工艺生产的钢表面质量良好，减少了穿管过程中的扒皮量。

3、本发明钢中实现纯净度及组织均匀性的控制。保证了管坯的可靠性能。提高了穿管企业的生产效率，提高了管坯的使用性能，满足用户的使用要求。

4、采用该制造方法可生产规格Ф70～110mm的圆钢。

附图说明

图1为本发明所得包晶钢的金相组织图。

具体实施方式

本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。

实施例1

生产工艺流程为：配料→电弧炉冶炼→LF精炼炉精炼→VD真空精炼炉精炼→大方坯连铸→半连轧轧机轧制。

试验生产3炉次，分别编号1#、2#、3#。

(1)电弧炉冶炼

铁水和废钢配料，铁水加入质量为配料量的60％以上；在配料过程中加入石灰40～45kg/t钢，白云石9～12kg/t钢，终点碳低于0.10％时，钢包合金化时按照成分下限配入合金调整，合成渣用量18±2kg/t钢，控制出钢时P≤0.012％，出钢温度1620～1660℃；按炉次，主要控制工艺参数列于表2。

表2 电弧炉冶炼主要工艺参数

(2)LF精炼炉冶炼

钢包底吹氩气搅拌，采用SiC扩散脱氧。主要控制工艺参数和终渣主要成分分别列于表3和表4。

表3 LF精炼炉冶炼主要控制工艺参数

表4 LF精炼炉冶炼终渣主要成分(质量百分数，％)

(3)VD炉真空精炼

钢包入VD炉之前，扒除50％左右的炉渣；钢包至VD炉工位后，主要控制工艺参数列于表5。

表5 VD炉真空精炼主要控制工艺参数

(4)连铸

连铸机三机三流，铸坯规格260㎜×300㎜。连铸采用大包长水口氩封保护，中间包加低碳覆盖剂和碳化稻壳保温，中间包钢液液面780㎜～800㎜，结晶器浸入式水口保护浇注方式。液压非正弦振动；结晶器液位自动控制；采用结晶器电磁搅拌，参数300A/3.0HZ；二冷采用动态控制气一雾冷却的弱冷方式；铸坯三点矫直。连铸控制工艺参数列于表6。

表6 连铸控制工艺参数

(5)轧制

铸坯热送轧制，热送铸坯表面温度650℃～700℃，装入加热炉铸坯表面温度500℃～530℃。轧制控制工艺参数列于表7。

表7 轧制控制工艺参数

炉次编号	加热温度，℃	加热时间，h	开轧温度，℃	终轧温度，℃
					1#	1200	2.4	1120	940
2#	1200	2.5	1130	950
					3#	1210	2.4	1130	948

结果数据

(1)成分

本实施例成分列于表8，五害元素含量见表9。

表8 包晶钢化学成分(％)

表9 As、Sn、Sb、Pb、Bi五害元素含量％

H＝1.0～1.6×10^-4％，T.O＝10～15×10^-4％，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明实施例1的金相组织图如图1所示，从图1可以看出，金相组织主要为铁素体+珠光体，并没有发现贝氏体和马氏体组织，说明轧制过程控制正确。避免出现表面裂纹。

钢材表面质量良好，完全符合使用要求。

本发明的工艺参数(如温度、时间等)区间上下限取值以及区间值都能实现本法，在此不一一列举实施例。

本发明未详细说明的内容均可采用本领域的常规技术知识。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种包晶钢，其特征在于，所述包晶钢的化学成分质量百分比如下：

C：0.13％～0.17％，Si：0.17％～0.35％，Mn：0.42％～0.68％，P≦0.015％，S：≦0.010％，Cr：0.90％～1.10％，Ni：≦0.20％，Mo：0.42％～0.55％，Alt：≦0.020％，Cu≦0.20％，As≦0.015％，Sn≦0.015％，Pb≦0.010％，Sb≦0.010％，Bi≦0.010％，H≤2.5×10^-4％，T.O≤20×10^-4％，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的包晶钢，其特征在于，所述包晶钢的化学成分质量百分比如下：

C：0.14％～0.17％，Si：0.18％～0.27％，Mn：0.43％～0.50％，P≦0.012％，S：≦0.008％，Cr：0.92％～1.00％，Ni：≦0.20％，Mo：0.43％～0.45％，Alt：≦0.020％，Cu≦0.20％，As≦0.015％，Sn≦0.015％，Pb≦0.010％，Sb≦0.010％，Bi≦0.010％，H≤2.5×10^-4％，T.O≤20×10^-4％，余量为Fe及不可避免的杂质。

3.权利要求1或2所述包晶钢的制备方法，所述制备方法包括步骤如下：

1)电炉冶炼：

铁水和废钢配料，铁水加入质量为配料量的60％以上；在配料过程中加入石灰40～45kg/t钢，白云石9～12kg/t钢，在熔化早期喷碳粉造泡沫渣，终点碳低于0.10％时，钢包合金化时按照成分下限配入合金调整，合成渣用量18±2kg/t钢，控制出钢时P≤0.010％，出钢温度1620～1660℃；

2)精炼炉冶炼：

控制炉渣碱度3.0±0.5，渣成分CaO50％～55％、SiO₂ 5％～10％、Al₂O₃ 10％～15％、FeO+MnO≦1.0％，精炼过程保持白渣；在白渣下充分搅拌后，取一次样全分析，取一次样前，喂入铝线不超过0.5m/t钢，根据一次样分析结果，按内控要求调整C、Si、Mn、Cr、Mo的成分含量；LF精炼炉出钢前，按1.0～2.5m/t钢喂入钙线，白渣保持时间大于20min；

3)VD炉真空精炼：

真空度小于67Pa保持时间≥15分钟，VD炉处理后软吹氩时间≥20分钟，VD炉软吹氩处理后控制上钢温度：连铸第一炉：1596～1616℃，第二炉起：1566～1596℃；

4)连铸：

中间包液面800±50mm，结晶器液面波动±2mm，中间包过热度按20～30℃目标控制，中包第一炉温度：1556～1566℃，正常炉次1536～1546℃，拉速控制0.50～0.60m/min；铸坯进拉矫机温度≥920℃，入坑缓冷时间≥24小时，出坑温度≤250℃；

5)轧制：

预热段温度550～850℃，加热段温度1180～1240℃，均热段温度1180～1220℃；180mm×220mm冷坯加热时间≥2.5h，热坯加热时间≥1.5h，180mm×220mm开轧温度为1120～1200℃；260mm×300mm冷坯加热时间≥3.5h，热坯加热时间≥2.5h，开轧温度为1100～1180℃；Φ≥60mm的轧材保证终轧温度930～1030℃；Φ＜60mm的轧材保证终轧温度950～1050℃。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，铁水和废钢配料，铁水加入质量为配料量的60％～80％。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，碳含量控制范围为0.14～0.17wt％；P、S、Mo、V、Cr元素按下限控制，Si、Mn元素按上限控制。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，矫直温度控制≥900℃；连铸坯冷却速度控制在≤1℃/s。